夏威夷的莫纳罗亚天文台近期记录到人类历史上最高的二氧化碳浓度。二氧化碳水平上一次超过百万分之400是在上新世，当时海洋水位高出50英尺，而小型冰盖几乎仅勉强附着在两极。
“上新世并不是人类及我们的祖先所处的世界，”第一作者、亚利桑那大学地球科学副教授杰西卡·蒂尔尼说，“我们是在它结束时才开始演化的。”
埃杜阿尔·里欧绘制的一幅木刻版画描绘了上新世的景观。该图像刻制于19世纪末，当时二氧化碳水平徘徊在百万分之295左右。（图片来源：Welcome Library）
如今二氧化碳浓度已达到百万分之415，蒂尔尼认为研究人员可以利用上新世来理解不久的将来的气候变化。过去的研究曾尝试这样做，但气候模型与地球历史该时段化石数据之间持续存在的差异，模糊了任何潜在的见解。
这项新研究发表于《Geophysical Research Letters》，该研究采用了一种与以往研究不同、且更为可靠的化石数据类型，解决了化石数据与气候模型模拟之间的差异。
奇妙的变化
工业革命前，二氧化碳水平徘徊在百万分之280左右。相比之下，二氧化碳水平自然下降至工业化前水平（从百万分之400降至该水平）耗时超过二百万年。而人类仅用了略多于150年便使这些水平重新回升。
过去对上新世海表温度的替代性测量使科学家得出结论：气候变暖导致热带太平洋被困于一种称为厄尔尼诺的赤道天气模式之中。
通常情况下，信风自东向西吹过太平洋温暖的表层海水，暖水在东太平洋堆积，使太平洋西侧降温约7至9华氏度。但在厄尔尼诺期间，东西两侧的温差降至略低于2度，影响着世界各地的天气模式，包括亚利桑那州南部。蒂尔尼表示，厄尔尼诺通常大约每三至七年出现一次。
问题在于，包含百万分之400二氧化碳浓度的上新世气候模型似乎无法模拟出持续的厄尔尼诺现象，除非对模型条件作出奇怪、不切实际的改动。
“这篇论文旨在重新审视持续厄尔尼诺这一概念，并检验它在对数据进行再分析后是否真的成立，”她说，“我们发现它并不成立。”
上新世气温的脂肪温度计
大约20年前，科学家发现，他们可以通过对一类称为有孔虫的浮游生物所形成的特定化石贝壳进行化学分析，来推断过去的温度。
“我们没有能够测量上新世温度的温度计，因此只能改用替代性数据，”蒂尔尼说。
此后，科学家们发现海洋化学成分可能会使有孔虫的测量结果产生偏差，因此蒂尔尼及其团队转而采用了另一种替代性测量方法——另一类名为颗石藻的浮游生物所产生的脂肪。当环境温暖时，颗石藻所产生的脂肪与寒冷时略有不同，古气候学家可以通过读取保存在海洋沉积物中的脂肪变化，来推断海表温度。
“这是一种非常常用且可靠的方法，用于研究过去的温度，因此许多人已在上新世进行过此类测量。我们拥有来自世界各地的数据，”蒂尔尼说，“现在我们使用这种脂肪温度计，我们知道它不存在复杂因素，因此我们确信能够获得更清晰的结果。”
“一切都经得起检验”
研究人员发现，太平洋东西两侧的温差确实有所减小，但不足以构成一次成熟的持续厄尔尼诺现象。
“我们并没有出现持续的厄尔尼诺现象，因此那在一定程度上是对所发生情况的过度解读。但东西差异确实有所减小——这一点依然成立。”
东太平洋的升温幅度大于西太平洋，这导致信风减弱，并改变了降水模式。秘鲁和亚利桑那等干燥地区当时可能更加湿润。上新世的这些结果与未来气候模型所作的预测相吻合，这些预测是基于二氧化碳水平达到百万分之400而得出的。
这一结果令人振奋，因为现在替代性数据与上新世气候模型相互吻合。“一切都经得起检验，”蒂尔尼说。
然而，上新世处于地球历史上气候缓慢变冷的时期。而如今，气候正在非常迅速地变暖。我们真的能预期出现类似的气候吗？
“如今海平面和冰盖与上新世气候并不完全吻合，原因在于冰盖融化需要时间，”蒂尔尼说。
“然而，大气中因二氧化碳变化而发生的改变——例如信风和降雨模式的变化——完全可能在一个人的一生之内发生。”
